[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有化學(xué)活性四氧化三鐵的生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010241729.X
• 申請(qǐng)日: 2010-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101891257A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明章;郭圣文;蒲美;楊飛霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01G49/08
• 分類(lèi)號(hào): C01G49/08
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 羅麗;武森濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于四氧化三鐵的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及具有化學(xué)活性的四氧化三鐵的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

四氧化三鐵由于原料易得、價(jià)格低廉，已作為功能材料、磁記錄材料、蓄電池活性材料、特殊催化劑原料、磁性顏料等得到廣泛應(yīng)用。目前，四氧化三鐵的制備方法一股是傳統(tǒng)水解法或直接合成法，水解法即采用硫酸亞鐵與堿性物質(zhì)反應(yīng)生成氫氧化高鐵，水解成四氧化三鐵；直接合成法即采用氫氧化亞鐵和三氧化二鐵，在一定溫度和pH值下直接進(jìn)行加成反應(yīng)，生成四氧化三鐵。無(wú)論是采用水解法還是直接合成法制備的四氧化三鐵無(wú)化學(xué)活性或化學(xué)活性極低，雜質(zhì)含量高。無(wú)法應(yīng)用于堿性蓄電池中作鐵電極和鎘電極的活性物質(zhì)或添加劑，放電性能很差，不能滿(mǎn)足相關(guān)堿性蓄電池發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有化學(xué)活性的四氧化三鐵的生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)的四氧化三鐵價(jià)格便宜，化學(xué)活性高。

本發(fā)明具有化學(xué)活性四氧化三鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

(1)向硫酸亞鐵溶液中加入強(qiáng)酸銨鹽，強(qiáng)酸銨鹽的加入量為反應(yīng)溶液中銨含量為0.35～0.40mol/L，加熱、混合均勻；

(2)反應(yīng)溶液中加入氫氧化鈉溶液，使反應(yīng)溶液內(nèi)二價(jià)鐵含量為3～9g/L；然后加入催化還原劑，用量為反應(yīng)溶液內(nèi)二價(jià)鐵重量的4～5％，繼續(xù)反應(yīng)20～40min；

(3)過(guò)濾、水洗、干燥得到固體；

(4)步驟(3)得到的固體粉碎后，送入還原爐內(nèi)600～900℃還原，得到具有化學(xué)活性的四氧化三鐵。

步驟(1)所述的硫酸亞鐵溶液，其密度為1.10～1.26g/cm³，二價(jià)鐵濃度為40～110g/L。

優(yōu)選的，步驟(1)的強(qiáng)酸銨鹽為強(qiáng)酸弱堿鹽，例如氯化銨、硫酸銨、硝酸銨等，優(yōu)選氯化銨。

步驟(1)的加熱溫度為93～99℃。加熱方式可以采用內(nèi)外置加熱設(shè)備加熱，也可以采用向反應(yīng)溶液中通入蒸汽加熱，蒸汽加入時(shí)還能夠使反應(yīng)溶液更容易混合均勻。

步驟(1)混合均勻可以采用機(jī)械攪拌，也可以采用向反應(yīng)溶液通入壓縮空氣使反應(yīng)溶液混合均勻，調(diào)整壓縮空氣的壓力以保證溶液能夠翻騰為宜，反應(yīng)結(jié)束時(shí)將壓縮空氣壓力調(diào)小，至壓濾結(jié)束停止。

步驟(2)的氫氧化鈉溶液的溶液密度為1.10～1.30g/cm³，濃度110～365g/L。氫氧化鈉溶液可以采用噴淋的方式加入，使反應(yīng)面積更大，使反應(yīng)更均勻。

步驟(2)所述催化還原劑可以用炭黑或乙炔黑，優(yōu)選為乙炔黑。

步驟(3)水洗時(shí)水的溫度為70～90℃，用氯化鋇比色法檢測(cè)洗滌水至不能使氯化鋇溶液變混濁為止，最好采用凈化水。

步驟(3)干燥可以采用蒸汽干燥，干燥溫度控制在90～110℃，干燥設(shè)備為烘箱、干燥爐、干燥機(jī)等。

步驟(4)固體粉碎至過(guò)10～40目篩。

步驟(4)還原爐還原溫度按三段進(jìn)行控制，中間段溫度最高，初始段溫度次之，最后段溫度最低(初始段溫度范圍700～880℃，中間段溫度范圍800～900℃，最后段溫度范圍600～870℃)；四氧化三鐵出料溫度為20～60℃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明方法中加入強(qiáng)酸銨鹽的作用是調(diào)整硫酸亞鐵溶液的酸度，除去溶液中的鈣、鎂、錳等雜質(zhì)，防止二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，同時(shí)防止膠體生成，因?yàn)閺?qiáng)酸銨鹽易溶于水，呈弱酸性，可控制pH值，在弱酸性介質(zhì)中，二價(jià)鐵不易被氧化為三價(jià)鐵。

強(qiáng)酸銨鹽與氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化錳反應(yīng)生成氯化鈣、氯化鎂、氯化錳溶解在溶液中，壓濾洗滌時(shí)，容易把鈣、鎂、錳從反應(yīng)產(chǎn)物中洗去。

催化還原劑于步驟(2)反應(yīng)時(shí)加入可使其分散均勻，有利于提高還原效果；并在還原產(chǎn)物中起導(dǎo)電作用，應(yīng)用于鎘電極或鐵電極后可防止活性物質(zhì)結(jié)塊，起疏松作用，能提高鎘電極或鐵電極的低溫性能。

還原爐還原溫度按三段進(jìn)行控制有利于提高還原產(chǎn)物容量的一致性，由于被還原物在干燥后的含水量等狀態(tài)并不一樣，在經(jīng)過(guò)還原爐第一段溫度時(shí)進(jìn)行狀態(tài)調(diào)整，然后在第二段溫度進(jìn)行還原，在第三段溫度進(jìn)行溫度過(guò)渡，之后易于冷卻。

本發(fā)明得到的產(chǎn)品容量0.236Ah/g以上，說(shuō)明化學(xué)活性高，非常適用于堿性蓄電池作活性添加劑或作磁性材料使用。

本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品化學(xué)活性高、雜質(zhì)含量少、穩(wěn)定性好，便于工業(yè)化實(shí)施。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明具有化學(xué)活性四氧化三鐵的生產(chǎn)方法，包括4個(gè)步驟：